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引力波源

 

本页内容

 

双星系统

超新星

中子星

黑洞

宇宙引力波背景


当时空结构的曲率发生变化的时候就会产生引力波。既然时空结构的形状仅取决于质量的分布,能够改变质量分布的事件就能够导致引力波的产生。因为时空结构并不是富有弹性的,要产生我们能探测到的引力波将需要相当多的能量。还记得保龄球的比喻吗?时空结构就像一张僵硬的蹦床,你只有将相当重的物体放在上面蹦床才会下陷。

就像池塘中的水波,引力波在产生后的传播过程中也会损失能量。这就是在地球上难以探测到它们的原因 - 必须是以接近光速的速度运行的超重天体,才能产生足够强的引力波供我们探测,然而这些天体往往都离地球相当远。科学家们认为通过 LIGO 和 GEO 我们也许能探测到来自中子星、超新星和碰撞黑洞的引力波。

双星系统


  Binary Systems
蝶状星云,中部即为双星
图片由 NASA 提供
 

两个大质量的恒星或黑洞相互绕对方运行,就构成了一个双星系统。当两个星体螺旋状地相互靠近时,它们将以产生引力波的形式损失能量。星体靠得越近,产生的引力波也越强,当两个星体最终相撞,将产生非常强的引力波信号。

双星系统中的星体可以是恒星、黑洞或两者的组合。

 

超新星


  Supernova
开普勒超新星遗迹中的大三眼
图片由 NASA 提供
 

超新星是指具有超大质量的恒星所产生的猛烈的爆炸。当一个超重恒星烧尽了它自身的燃料,就会开始蹋缩。如果蹋缩过程不是沿着完美的球形,超新星将在瞬间发出强烈的引力波。

 

中子星


  Neutron Stars
由哈勃望远镜在太空中观测到的一颗孤单的中子星
图片由 NASA 提供
 

超新星爆发后可能会留下一个极高密度、快速旋转的、几乎完全由中子构成的核心,即中子星。中子星并不是完美的球形,在快速的旋转过程上将产生引力波。一些中子星变成了脉冲星,即发射电磁波的星体,它们也可能会产生引力波。

 

黑洞


  Black Hole
银河系 4261 号星云中的围绕黑洞的一个碟状星尘
图片由 NASA 提供
 

如果中子星再进一步蹋缩,它将可能成为一个黑洞。这时,星体产生的引力是如此之大以到没有任何物体能逃脱它的束缚,黑洞对外界唯一能提供的信息就是通过引力波的形式。

 

宇宙引力波背景


 

科学家们也希望能探测到从宇宙起源时就存在的引力波。这将需要更多的探测器,因为与双星和中子星产生的引力波相比,这些引力波还要更弱。

 


 

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